Как дела с ipv6, или что тормозит переход на новую версию протокола

Сравнение IPv4 и IPv6

Так почему бы нам просто не перейти на IPv6?

Процесс перехода был медленным. Узкое место в первую очередь связано с поставщиками интернет-услуг, а также с центрами обработки данных и конечными пользователями.

Управление IP-адресами осуществляется пятью глобальными реестрами — по одному для каждого континента / региона, которые раздают 16,8 миллиона адресов IPv4 за раз. В период с 2011 по 2015 год все, кроме одного из пяти реестров, исчерпали свои адреса верхнего уровня.

Для решения этой проблемы большинство интернет-провайдеров назначают пользователям динамические IP-адреса. Это означает, что ваш IP-адрес меняется периодически, каждый раз, когда вы подключаетесь к другой сети. Устройства, которые переходят в автономный режим, отказываются от своих IP-адресов, чтобы их могли использовать другие. В принципе, вы арендуете, но не владеете своим IP-адресом. Это значительно замедляет истощение адресов IPv4.

Переход происходит, но пока IPv4 и IPv6 работают одновременно. Стадия развертывания в разным странах разная. Около половины пользователей США уже используют IPv6.

Это самый большой фактор, сдерживающий развертывание IPv6. Требуется время и деньги для обновления всех серверов, маршрутизаторов и коммутаторов, которые так долго зависели исключительно от IPv4. Хотя большинство этих инфраструктурных устройств можно гипотетически модернизировать, многие компании предпочитают ждать, пока их нужно будет заменить. Этот процесс истощения замедлил ситуацию.

Преимущества

После перехода на IPv6 провайдеры смогут предоставлять всем пользователям уникальные сетевые адреса, тогда как сейчас многие пользователи находятся за одним IP-адресом, используя технологию NAT (механизм в сетях TCP/IP, позволяющий преобразовывать IP-адреса транзитных пакетов).

Особенно важен IPv6 для работы инновационных приложений, которые предполагают использование большого количества сетевых устройств, требующих широкого адресного пространства, — протокол будущего позволяет избежать нехватки IP адресов. Речь идет о таких приложениях и сервисах нового поколения, как machine-to-machine, sensor networks, системы мониторинга окружающей среды, потребления энергии, охранные системы и телемедицина. Новый протокол IPv6 обеспечивает более эффективный способ распределения и конфигурации IP адресов, позволяя присваивать уникальный IP адрес любому устройству, а также упрощает маршрутизацию трафика и повышает безопасность при передаче данных.

По мнению эксперта, переход на новый протокол поможет и в борьбе с вирусами и спамом. Если у каждого пользователя будет свой уникальный IP-адрес, это позволит, например, различным веб-сервисам более точно оценивать количество посетителей. А в случае если на одном из компьютеров в сети будет вирус, рассылающий спам, то в блоклисты почтовых служб попадет не вся сеть, а только конкретный компьютер.

Нужно ли переходить на IPv6?

На момент написания статьи большинство устройств уже совместимы с IPv6. Во всяком случае операционные системы и современные маршрутизаторы поддерживают эталонную реализацию этого протокола. Однако, как уже было сказано, в сетях операторов связи еще присутствует подавляющее количество «старого» оборудования. Срочной необходимости в переходе на IPv6 нет. Технология двойного стека будет применяться еще долго, но факт перехода неизбежен.

Мы, как разработчик решений для операторов связи (DPI, СОРМ, BRAS), идем навстречу нашим клиентам и постоянно модифицируем свои продукты. В последних версиях СКАТ DPI мы добавили поддержку протокола IPv6, а в ближайшее время представим новый релиз с поддержкой Dual Stack (шейпинг, услуги, терминация, выдача адресов) и технологии NAT.

Более подробную информацию о преимуществах современной системы глубокого анализа трафика СКАТ DPI, ее эффективном использовании на сетях операторов связи, а также о миграции с других платформ вы можете узнать у специалистов компании VAS Experts, разработчика и поставщика системы анализа трафика СКАТ DPI.

Подписывайтесь на рассылку новостей блога, чтобы не пропустить новые материалы.

Префикс IPv6

IPv4 IP  адрес состоит из двух частей: адрес подсети и адрес хоста. Для того, чтобы определить, где в IP  адресе, адрес сети, а где адрес хоста, используется так называемая маска подсети.  Протокол IPv6  использует похожие понятия, но с другими названиями.

IPv6 адрес также состоит из двух частей, адрес сети и адрес компьютера, но адрес сети называется префиксом IPv6, а адрес хоста называется адресом интерфейса. То, что в IPv4 называлось маской подсети в протоколе IPv6 называется длиной префикса.

Длина префикса в протоколе IPv6 показывает, сколько цифр в IP адресе относится к адресу сети, а сколько к адресу компьютера.

Вот пример записи префикса в IPv6: 2a02:6b8:0892:ad61:59a2:3149:c5a0:67a4/64,   маска подсети в IPv4 также может записываться в подобном формате. Кроме этого маска подсети в IPv4 может быть записана в десятичном формате, но в IPv6 десятичный формат не используется.

Длина префикса 64 означает, что первые 64 бита IPv6 адреса относится к адресу сети, а оставшиеся 64 бита к адресу интерфейса или адресу хоста.

Вычисления префикса IPv6

Правила вычисления адреса сети или префикса, как он называется в протоколе IPv6, точно такие же, как и в протоколе IPv4. Необходимо перевести адрес в двоичную форму, отсчитать количество бит которое, соответствует длине префикса, эти биты IP адреса оставить без изменения, а остальные заменить нулями.

Чаще всего в IPv6 можно использовать упрощенную процедуру. Если длина префикса кратна 16, то префикс заканчивается, как раз на одной из групп шестнадцатеричных чисел, поэтому мы можем оставить без изменения те шестнадцатеричные числа, которые входят в префикс, а всё остальное заменить нулями.

Например, если длина префикса /64, то мы можем первые четыре группы шестнадцатеричных чисел оставит без изменения, остальные заменить нулями.

Более сложный случай, если длина префикса кратна 4, в этом случае префикс включает полностью какую-либо шестнадцатеричную цифру, поэтому мы оставляем без изменения всю начальную часть IP адреса, до той цифры на который заканчивается префикс, а  оставшуюся часть заменяем нулями.

Например: длина нашего префикса 52 бита, первые три группы шестнадцатеричных чисел заканчиваются на границе 48 бит, длина нашего префикса 52 на 4 бита больше, соответственно в префикс включается еще одна шестнадцатеричная цифра, здесь у нас находиться цифра а, поэтому в адрес сети мы включаем всю начальную часть IPv6 адреса, в том числе и эту цифру а, а все остальные цифры заменяют нулями.

Так как длина IPv6 адреса очень большая, и таких адресов очень много, то есть возможность использовать именно такие адреса, которые нам удобны. Поэтому сейчас на практике чаще всего используются префиксы длина которых кратна 16 или 4. Однако что делать если вы столкнетесь ситуации когда длина префиксы не кратна 4?

Например, длина нашего префикса 54, нам придется перевести адрес IPv6 в двоичную форму, для простоты мы можем переводить не весь адрес, а только ту часть в которой заканчивается наш префикс. (картинка ниже)

Например, префикс длиной 54 заканчивается в группе цифр ad61, нам нужно перевести это число из шестнадцатеричного формата в двоичный. Выполнить логическое И (AND) с префиксом, получиться вот такой результат:

мы переводим его в обратно 16-ричный формат получилось ac00, все остальные группы цифр заменяются на . (картинка ниже)

Отличия протоколов ipv4 и ipv6

В четвертой версии IP-протокола для адресации используется 32 бита, которые принято записывать блоками по 8 бит (диапазон от 0.0.0.0 до 255.255.255.255). Из-за нехватки адресов для выхода в интернет из локальной сети используется один внешний IP-адрес.

В шестой версии IP-протокола адрес состоит из 128 бит. При записи он разбивается на 8 шестнадцатибитных блоков, которые разделяются между собой двоеточием, например, 2dеc:0546:029he:cc76:02b7:cbhf:fa8c:0. В данной версии протокола используется префикс, который записывается через знак слеш «/» после IPv6 адреса. Например, запись «/64» означает что первые 64 бита идентифицируют сеть, а оставшиеся – конкретное устройство в этой сети.

Таким образом, можно задать адрес для 3,4*1038 устройств, этого должно с избытком хватить на достаточно долгое время.

Для упрощения записи адреса применяется режим, в котором несколько нулевых блоков, идущих подряд, можно заменить на два двоеточия. Так, адрес FHEA:0:0:0:0:CB28:1C12:42C4 можно записать так: FHEA::CB28:1C12:42C4.

Кроме этого, в каждой последовательности из четырех шестнадцатеричных цифр можно удалить ведущие (которые идут первыми) нули. Например, 0СB0 заменяем на СB0, а 00ВС на ВС. Если все цифры равны нулю, то его меняют на один нуль.

Формат заголовка IPv6

Давайте рассмотрим формат заголовка протокола IPv6. Основное изменение это более длинные адреса отправителя и получателя, каждая из которых занимают по 16 байт.

• Первое поле в заголовке протокола IPv6 также, как и в заголовке протокола IPv4, это номер версии 4 для IPv4 и 6 для IPv6.
• Затем идет поле класс трафика, оно необходимо для реализации качества обслуживания. Самый простой вариант, разбиение трафика на два класса, обычный и важный. Маршрутизаторы, которые поддерживают обеспечение качества обслуживания, передают важный трафик быстрее используя специальную выделенную очередь, также возможны и другие варианты использования классов трафиков.
• Следующее поле в заголовке IPv6 это метка потока, это поле используется для того чтобы объединить преимущества сетей коммутации пакетов с сетями с коммутацией каналов. У набора пакетов, которые передаются от одного отправителя к одному получателю, и требует определенного типа обслуживания, устанавливается одна и та же метка. Маршрутизаторы, которые поддерживают работу в таком режиме, обрабатывают пакет на основе метки, что гораздо быстрее.
• Следующее поле это длина полезной нагрузки, в отличии от протокола IPv4, где в подобном поле указывается общая длина пакета, здесь указывается только размер данных без размера заголовка.
• Затем идет поле следующий заголовок, которое необходимо, если используются дополнительные заголовки, в этом поле указывается тип первого дополнительного заголовка.
• В IPv6 поле время жизни пакета переименовали в максимальное число транзитных участков, потому что на практике вместо времени жизни, даже в протоколе IPv4, указывается максимальное количество маршрутизаторов через которое может пройти пакет, перед тем как он будет отброшен.

По сравнению с заголовком протокола IPv4 в протоколе IPv6 нет полей, которые отвечают за фрагментацию, и за контрольную сумму. Расчет контрольной суммы создает большую нагрузку на маршрутизаторы, однако эта операция часто является излишней, так как контрольная сумма рассчитывается на канальном уровне, и на сетевом уровне. Поэтому от расчета контрольных сумм в протоколе IPv6, было решено отказаться.

Также было принято решение отказаться от фрагментации, потому что она так же как и расчет контрольной суммы, создает большую нагрузку на маршрутизаторы. На практике во многих сетях сейчас используется один и тот же размер пакета, соответствующий размеру кадра Ethernet 1500 байт, поэтому фрагментация часто являются ненужной. Если все же где-то по пути пакета встретиться сеть с меньшим максимальным размером пакета, то вместо фрагментации необходимо использовать технологию Path MTU Discovery.

Также как и заголовок протокола IPv4,  заголовок протокола IPv6 состоит из двух частей обязательный и необязательной. В необязательные части может быть несколько дополнительных заголовков.

Дополнительные заголовки IPv6

В IPv6 могут быть дополнительные заголовки следующих типов:

1. Заголовок параметры маршрутизации —  содержит данные, которые необходимы маршрутизаторам для того, чтобы корректно обрабатывать пакеты.
2. Заголовок параметры получателя —  содержит данные, которые необходимы для обработки пакета на стороне получателя.
3. Дополнительный заголовок маршрутизация — содержит список маршрутизаторов, через который пакет должен обязательно пройти.

В протоколе IPv6 фрагментация преимущественно не используется, вместо неё используется технология Path MTU Discovery, но как вариант все-таки маршрутизаторы могут фрагментировать пакеты, для этого используется не обязательная часть заголовка.

Важным добавлением в протокол IPv6 является механизм защиты данных, которых не было в IPv4 это аутентификация и шифрование. Обе технологии не являются частью протокола IPv6, а описаны в отдельных документах. RFC 2402 IP Authentication Header используется для аутентификации, а документ RFC 2406 описывает технологию шифрования IP Encapsulation Security Payload, сейчас активными являются обновленные версии этих документов.

Почему IPv6 так важен для Всеобъемлющего Интернета?

«Игровое поле» IPv6 намного шире, чем у IPv4. Оно дает огромный простор для дальнейшего развития

Это особенно важно для Всеобъемлющего Интернета, поскольку IPv6 поддерживает практически неограниченное число IP-адресов, необходимых для подключения десятков миллиардов людей, процессов, информационных блоков и неодушевленных предметов, из которых строится Всеобъемлющий Интернет. IPv6 в четыре раза увеличивает количество битов в адресном поле

Адресное поле IPv4 состоит из 32 битов, а у IPv6 – из 128. В результате увеличивается количество напрямую подключаемых сетей и появляется возможность автоматической настройки IP-адресов в любой локальной сети. Наши возможности значительно расширяются, так как количество квадратов в нашем воображаемом игровом поле будет равняться двум в 128-ой степени. Это значит, что у нас появится более ста свободных квадратов для размещения каждого атома, находящегося на поверхности Земли.

Технология IPv6

Рис. 1. Трансляция протоколов

При разработке IPv6 была предусмотрена возможность плавного перехода к новой версии, когда довольно значительное время будут сосуществовать островки Интернета, работающие по протоколу IPv6, и остальная часть Интернета, работающая по протоколу IPv4. Существует несколько подходов к организации взаимодействия узлов, использующих разные стеки TCP/IP.

Трансляция протоколов. Трансляция протоколов реализуется шлюзами, которые устанавливаются на границах сетей, использующих разные версии протокола IP. Согласование двух версий протокола IP происходит путем преобразования пакетов IPv4 в IPv6, и наоборот. Процесс преобразования включает, в частности, отображение адресов сетей и узлов, различным образом трактуемых в этих протоколах. Для упрощения преобразования адресов между версиями разработчики IPv6 предлагают использовать специальный подтип IРv6-адреса — IРv6-совместимый IРv6-адрес, который в младших 4-х байтах переносит IРv6-адрес, а в старших 12 байтах содержит нули . Это позволяет получать IPv4-адрес из IPv6-адреса простым отбрасыванием старших байтов.

Для решения обратной задачи — передачи пакетов IPv4 через части Интернета, работающие по протоколу IРv6, — предназначен IРv6-отображенный IРv6-адрес. Этот тип адреса также содержит в 4-х младших байтах IРv6-адрес, в старших 10-ти байтах — нули, а в 5-м и 6-м байтах IРv6-адреса — единицы, которые показывают, что узел поддерживает только версию 4 протокола IP.

Рис. 2. Обратная транасляция

Мультиплексирование стеков протоколов. Мультиплексирование стеков протоколов означает установку на взаимодействующих хостах сети обеих версий протокола IP. Обе версии стека протоколов должны быть развернуты также на разделяющих эти хосты маршрутизаторах. В том случае, когда IPv6-xoct отправляет сообщение IРv6-хосту, он использует стек IPv6 если тот же хост взаимодействует с IPv4-xoctom — стек IPv4. Маршрутизатор с установленными на нем двумя стеками называется маршрутизатором IPv4/IPv6, он способен обрабатывать трафики разных версий независимо друг от друга.

Инкапсуляция, или туннелирование. Инкапсуляция — это еще один метод решения задачи согласования сетей, использующих разные версии протокола IP. Инкапсуляция может быть применена, когда две сети одной версии протокола, например IPv4, необходимо соединить через транзитную сеть, работающие по другой версии, например IPv6 (рис 3) При этом пакеты IPv4 помещаются в пограничных устройствах (на рисунке роль согласующих устройств исполняют маршрутизаторы) в пакеты IPv6 и переносятся через «туннель», проложенный в IPv6-ceть. Такой способ имеет недостаток заключающийся в том, что узлы IPv4-ceTeft не имеют возможности взаимодействовать с узлами транзитной IPv6-cera. Аналогичным образом метод туннелирования может использоваться для переноса пакетов IPv6 через сеть маршрутизаторов IPv4.

Рис. 3. Инкапсуляция

Переход от версии IPv4 к версии IPv6 только начинается. Сегодня уже существуют фрагменты Интернета, в которых маршрутизаторы поддерживают обе версии протокола. Эти фрагменты объединяются между собой через Интернет, образуя так называемую магистраль Вопе.

Teredo

Если ваш провайдер предоставляет выход в Интернет только через свой IPv4 NAT, вы можете получить IPv6 при помощи технологии Teredo, разрабатывавшейся специально для работы в таких условиях.

Преимущества:

• Не требуется регистрации какого-либо эккаунта, очень просто устанавливается;
• Связь между двумя пользователями Teredo осуществляется не через туннельный сервер, а напрямую, с нулевой дополнительной задержкой;
• «Пробивается» через многие виды NAT.

Недостатки:

• Даётся всего один адрес IPv6, получить на вашем роутере несколько Teredo-адресов и «раздать» их в локальную сеть – невозможно;
• Маршрутизация между Teredo и нативным IPv6 (а также другими видами туннелей) может происходить через шлюзы, расположенные в самых неожиданных местах (к примеру – в США, у Microsoft);
• Teredo-адреса из IPv4-адресов (вашего адреса, и адреса шлюза), а также использованного при подключении UDP-порта, поэтому всегда являются динамическими.

Ссылки:

• Miredo: установка IPv6 в GNU/Linux за 1 минуту

• Установка и настройка IPv6/Teredo в Windows 7

• Настройка Teredo в Windows XP и Vista

• Teredo Overview

Как настроить TCP/IPv6 на windows 7 и windows 8

Если Вам повезло, и Ваш провайдер, идя в ногу со временем, предоставляет Вам возможность выйти в сеть Интернет, используя современный протокол IPv6 — я Вас поздравляю. Ближайшие несколько лет провайдеры будут активно переходить на новую технологию, так что можно выразиться — переход на IPv6 неизбежен. Операционные системы Windows 7, Windows 8 и Windows 8.1 уже «из коробки» готовы к работе в сетях IPv6 . Остается, только настроить сетевую плату. Единственное, о чем я сразу хочу Вас предупредить — если у Вас стоит домашний беспроводной маршрутизатор (роутер), то впринципе, настраивать IPv6 в локальной сети смысла нет. Вам нужно только настроить работу IPv6 в сторону провайдера на своем роутере. Локальную сеть можно оставить на IPv4 . А вот если у Вас кабель провайдера подключен через свитч или напрямую в сетевую плату компьютера — в этом случае стоит воспользоваться представленной ниже инструкцией.

IPv6 подключение без доступа к сети: что значит и как исправить

При возникновении проблем с Интернет-подключением, мы обычно начинаем беспорядочно лазить по дебрям операционной системы Windows, а затем натыкаемся на довольно непонятную информацию в состоянии своего подключения — IPv6 подключение без доступа к сети.

Сразу же в голове рождается мысль, что именно в этом и заключается причина исчезновения вашего Интернета. Однако, все далеко не так как кажется. В этой статье мы с вами подробно разберем, что значит IPv6 без доступа к сети, является ли это проблемой и нужно ли с этих что-то делать.

Что означает IPv6 без доступа к сети?

Сразу же нужно указать на то, что данное сообщение в окне «Состояния» вашего Интернет-подключения является вполне нормальным показателем. IPv6 — это новый протокол для IP, который в настоящее время используется мало в каких случаях. В основном, большинство провайдеров все еще использует более старый протокол — IPv4.

Так что если вы увидите сообщение «IPv6 без доступа к сети», то это все в порядке — просто в вашем подключении используется протокол IPv4. Также следует указать о том, что при использовании роутера всегда применяется IPv4, так что не удивляйтесь, если увидите его, даже при использовании вашим провайдером новейшего протокола IPv6.

Однако, это знание не решает той проблемы, что у вас все-таки присутствуют проблемы с Интернет-подключением. Ведь не просто так же вы начали копаться в системе в поисках каких-то ответов. Плюс, ваш провайдер может использовать IPv6. И что делать в таком случае? Об этом ниже.

IPv6 подключение без доступа к сети: как исправить?

Как уже было указано выше, если ваш провайдер не использует новый протокол IPv6, то сообщение «IPv6 без доступа к сети» вполне соответствует ситуации и делать с этим ничего не надо. Тоже самое относится и к пользователям, которые пользуются услугами маршрутизатора, т.к в таком случае будет использоваться только протокол IPv4.

Однако, что делать, если же ваш провайдер все-таки использует новейший протокол IPv6 и у вас присутствует сообщение «IPv6 без доступа к сети»? Что же, создавать проблему могут множество факторов, но как показывает практика, проблема наиболее часто находится на стороне самого провайдера.

Как некоторые уже могут знать, провайдеры в большинстве случаев выдают своим пользователям уникальные IP-адреса с помощью специального DHCP-протокола, в задачу которого как раз и входит автоматическая раздача IP клиентам сети. В этом случае вам ничего в настройках подключения указывать не надо, так как все будет выставлено в автоматическом режиме. Однако, если вы используете статический IP-адрес с протоколом IPv6, то вам может потребоваться ввести в настройки своего подключения некоторые данные.

Итак, что же вы можете сделать, если у вас IPv6 без доступа к сети? Во-первых, вы можете воспользоваться самым что ни на есть дедовских методом — просто перезагрузить свой компьютер. Порой в операционной системе происходят различные сбои и ваше Интернет-подключение может оказаться заблокированным.

Также вы можете еще попробовать выполнить переподключение к сети, что тоже порой помогает. Ну что, в окне «Сведения» вашего подключения все еще значится IPv6 без доступа к сети. В этом случае давайте попробуем ввести параметры подключения самостоятельно.

• Нажмите клавиши Windows+R.
• Впишите ncpa.cpl и нажмите Enter.
• Нажмите ПКМ на свое Интернет-подключение и выберите «Свойства».
• Кликните на компонент, отвечающим за 6 версию прокола Интернета.
• Далее нажмите «Свойства».

Если у вас динамический IP-адрес, то у вас должны выставлены автоматические настройки IP и адреса DNS-сервера. Если же статический, то вам нужно прописать в поля IP и DNS необходимые данные. Узнать их вам необходимо исключительно от своего провайдера.

Однако, если у вас динамический адрес, все выставлено на автоматическое получение настроек и вы все равно видите сообщение «IPv6 без доступа к сети», то можно попробовать выставить вручную адрес DNS-сервера. Для этих целей можно применить адреса DNS-серверов, которые предоставляются Google. Для этого сделайте следующее:

• Снова пройдите в свойства «Протокола интернета версии 6 (TCP/IPv6)» вашего подключения.
• Далее впишите в следующие адреса для DNS-сервера:
• Примените изменения.

Итак, мы разобрались в ситуации — сообщение «IPv6 без доступа к сети» в окне «Сведения» вашего Интернет-подключения не является проблемой, если ваш провайдер не использует такой протокол IP. Это становится проблемой только тогда, когда он все-таки использует его, но что делать в этом случае вы уже знаете из вышеописанной информации.

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter